波譜分析第一章緒論課件

1、同學(xué)們好！ 歡迎選修 波譜分析主要內(nèi)容：一、紫外光譜(MS)二、紅外光譜 ( I R )三、核磁共振氫譜(NMR) 四、質(zhì)譜(MS)結(jié)構(gòu)測定的經(jīng)典方法 （化學(xué)鑒定法）1.初步實驗; 2. 測定物理常數(shù);3. 元素分析; 4.分組實驗 5. 官能團(tuán)實驗第一章 緒論1.1 波譜法與應(yīng)用1.2 電磁波的性質(zhì) 1.3 分子不飽和度的計算 1.4 波譜實驗樣品的準(zhǔn)備1.1波譜法與應(yīng)用物質(zhì)在光(電磁波)的照射下,引起分子內(nèi)部某種運(yùn)動,從而吸收或散射某種波長的光,將入射光強(qiáng)度變化或散射光的信號記錄下來,得到一張信號強(qiáng)度與光的波長、波數(shù)（蘋率）或散射角度的關(guān)系圖，用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成及化學(xué)變化的分析，這就叫波譜

2、法。 化學(xué)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)測定的缺點(diǎn)是：費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)錢，需要的樣品量大。例如：鴉片中嗎啡堿結(jié)構(gòu)的測定，從1805年開始研究，直至1952年才完全闡明，歷時147年。 現(xiàn)代儀器分析法優(yōu)點(diǎn)： 省時、省力、省錢、快速、準(zhǔn)確，樣品消耗量是微克級的，甚至更少。它不僅可以研究分子的結(jié)構(gòu)，而且還能探索到分子間各種集聚態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和構(gòu)象的狀況，對人類所面臨的生命科學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展，是極其重要的。波譜法的范圍四譜：紅外、紫外和可見、核磁共振、質(zhì)譜。除四譜外，還有拉曼、熒光、旋光和圓二色、順磁共振譜等。 19世紀(jì)50年代，應(yīng)用目視比色法，發(fā)現(xiàn)Beer定律；19世紀(jì)末，開始紅外和紫外的測定；進(jìn)入20世紀(jì)，核磁共振、

3、質(zhì)譜及X射線衍射等應(yīng)用于化合物結(jié)構(gòu)解析、化合物的定性分析鑒定。1.2電磁波的性質(zhì)電磁輻射的性質(zhì) 光是一種電磁輻射。光具有波粒二象性。一、光的波動性 光在傳播過程中、在反射、干涉、折射、偏振等現(xiàn)象中表現(xiàn)出了光的波動性。二、光的粒子性 光在與原子或分子相互作用可以看作是從光源發(fā)出的、以巨大速度運(yùn)動的光子流，表現(xiàn)出了光的粒子性1.2電磁波的性質(zhì)一、光的頻率與波長 光是電磁波，有波長和頻率兩個特征。電磁波包括了一個極廣闊的區(qū)域，從波長只有千萬分之一納米的宇宙線到波長用米，甚至千米計的無線電波都包括再內(nèi)，每種波長的光的頻率不一樣，但光速都一樣即31010cm/s。波長與頻率的關(guān)系為：=頻率，單位：赫（H

4、Z）；=波長，單位：厘米（cm），表示波長的單位很多。 如：1nm=10-7cm=10-3m =300nm的光，它的頻率為（1HZ=1S-1） 頻率的另一種表示方法是用波數(shù)，即在1cm長度內(nèi)波的數(shù)目。如波長為300nm的光的波數(shù)為1/30010-7=33333/cm-1。二、光的能量及分子吸收光譜1.光的能量 每一種波長的電磁輻射時都伴隨著能量。 E=h=hc/ h-普郎克常數(shù)（6.62610-34J.S）2.分子吸收光譜 分子吸收幅射，就獲得能量，分子獲得能量后，可以增加原子的轉(zhuǎn)動或振動，或激發(fā)電子到較高的能級。但它們是量子化的，因此只有光子的能量恰等于兩個能級之間的能量差時（即E）才能被吸

5、收。所以對于某一分子來說，只能吸收某一特定頻率的輻射，從而引起分子轉(zhuǎn)動或振動能級的變化，或使電子激發(fā)到較高的能級，產(chǎn)生特征的分子光譜。 分子的吸收光譜分三類： 分子中有原子與電子。原子、電子都是運(yùn)動著的物質(zhì)，都具有能量。在一定的條件下，整個分子有一定的運(yùn)動狀態(tài)，具有一定的能量，即是電子運(yùn)動、原子間的振動、分子轉(zhuǎn)動能量的總和。當(dāng)分子吸收一個具有一定能量的光子時，分子就由較低的能級E1躍遷到較高的能級E2，被吸收光子的能量必須與分子躍遷前后的能級差恰好相等，否則不能被吸收，它們是量子化的。 E分子= E- E = E光子 = h 上述分子中這三種能級，以轉(zhuǎn)動能級差最?。s在0ev）分子的振動能差約

6、在.ev之間，分子外層電子躍遷的能級差約為ev（1）轉(zhuǎn)動光譜 分子所吸收的光能只能引起分子轉(zhuǎn)動能級的躍遷，轉(zhuǎn)動能級之間的能量差很小，位于遠(yuǎn)紅外及微波區(qū)內(nèi)，在有機(jī)化學(xué)中用處不大。（2）振動光譜 分子所吸收的光能引起震動能級的躍遷，吸收波長大多位于2.516m內(nèi)(中紅外區(qū)內(nèi)),因此稱為紅外光譜。（3）電子光譜 分子所吸收的光能使電子激發(fā)到較高能級（電子能級的躍遷）吸收波長在100400nm，為紫外光譜。電磁波譜1.3分子不飽和度的計算U=1+N4+I/2(N3-N1)不飽和度的規(guī)定:1.雙鍵的不飽和度為1;2.硝基的不飽和度的為1;3.飽和環(huán)的不飽和度的為1;4.三鍵的不飽和度的為2;6.稠環(huán)的不飽和度的為U=4r-s(r-環(huán)數(shù),S-共邊數(shù)).1.4波譜實驗樣品的準(zhǔn)備1.樣品量紫外:Mr*10